Un team di astronomi internazionali ha fatto una scoperta sorprendente mentre studiava un buco nero supermassiccio nella lontana costellazione del Dragone. Utilizzando dati raccolti da diverse missioni spaziali, hanno osservato fenomeni mai visti prima. Il buco nero al centro della galassia 1ES 1927+654, con una massa 1,4 milioni di volte superiore a quella del nostro Sole, sta emettendo potenti getti di plasma che si muovono a una velocità incredibile, quasi un terzo di quella della luce. Inoltre, gli scienziati hanno rilevato rapide e misteriose fluttuazioni nei raggi X provenienti dalle immediate vicinanze dell’orizzonte degli eventi. Questa scoperta senza precedenti sta aprendo nuove prospettive sulla comprensione di questi oggetti cosmici così affascinanti e misteriosi. “Nel 2018, il buco nero ha iniziato a cambiare le sue proprietà proprio davanti ai nostri occhi, con una grande esplosione ottica, ultravioletta e di raggi X“, ha affermato Eileen Meyer, professore associato presso l’UMBC (University of Maryland Baltimore County ). “Da allora, molti team lo hanno tenuto d’occhio da vicino“. Ha presentato le scoperte del suo team al 245° meeting dell’American Astronomical Society a National Harbor, Maryland. Un articolo diretto da Meyer che descrive i risultati radio è stato pubblicato il 13 gennaio su The Astrophysical Journal Letters:
Dopo l’esplosione, il buco nero sembrava essere tornato a uno stato di quiete, con una pausa di attività per quasi un anno. Ma entro aprile 2023, un team guidato da Sibasish Laha presso l’UMBC e il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, aveva notato un aumento costante, durato mesi, dei raggi X a bassa energia nelle misurazioni del Neil Gehrels Swift Observatory della NASA e del telescopio NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) sulla Stazione Spaziale Internazionale . Questo programma di monitoraggio, che include anche osservazioni del NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) della NASA e della missione XMM-Newton dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea) , continua. L’aumento dei raggi X ha spinto il team UMBC a effettuare nuove osservazioni radio, che indicavano che era in corso un forte e insolito brillamento radio. Gli scienziati hanno quindi iniziato osservazioni intensive utilizzando il VLBA (Very Long Baseline Array) dell’NRAO (National Radio Astronomy Observatory) e altre strutture. Il VLBA, una rete di radiotelescopi distribuiti negli Stati Uniti, combina i segnali provenienti da singole parabole per creare quella che equivale a una potente radiocamera ad alta risoluzione. Ciò consente al VLBA di rilevare caratteristiche di diametro inferiore a un anno luce alla distanza di 1ES 1927+654. I dati radio di febbraio, aprile e maggio 2024 rivelano quelli che sembrano essere getti di gas ionizzato, o plasma, che si estendono da entrambi i lati del buco nero, con una dimensione totale di circa mezzo anno luce. Gli astronomi si sono a lungo interrogati sul perché solo una frazione di buchi neri mostruosi produca potenti getti di plasma, e queste osservazioni potrebbero fornire indizi critici.
“Il lancio di un getto di buco nero non è mai stato osservato prima in tempo reale”, ha osservato Meyer. “Riteniamo che il deflusso sia iniziato prima, quando i raggi X sono aumentati prima del brillamento radio, e il getto è stato nascosto alla nostra vista dal gas caldo fino a quando non è esploso all’inizio dell’anno scorso”. Un articolo che esplora questa possibilità, guidato da Laha, è in fase di revisione presso The Astrophysical Journal. Sia Meyer che Megan Masterson, una dottoranda presso il Massachusetts Institute of Technology di Cambridge che ha anche presentato al meeting, sono co-autori. Utilizzando le osservazioni di XMM-Newton, Masterson ha scoperto che il buco nero ha mostrato variazioni di raggi X estremamente rapide tra luglio 2022 e marzo 2024. Durante questo periodo, la luminosità dei raggi X è ripetutamente aumentata e diminuita del 10% ogni pochi minuti. Tali cambiamenti, chiamati oscillazioni quasiperiodiche millihertz, sono difficili da rilevare attorno ai buchi neri supermassicci e sono stati osservati solo in una manciata di sistemi fino ad oggi. “Un modo per produrre queste oscillazioni è con un oggetto che orbita all’interno del disco di accrescimento del buco nero. In questo scenario, ogni ascesa e discesa dei raggi X rappresenta un ciclo orbitale“, ha detto Masterson.
Se le fluttuazioni fossero causate da una massa orbitante, allora il periodo si accorcerebbe man mano che l’oggetto cadesse sempre più vicino all’orizzonte degli eventi del buco nero, il punto di non ritorno. Le masse orbitanti generano increspature nello spazio-tempo chiamate onde gravitazionali. Queste onde drenano l’energia orbitale, avvicinando l’oggetto al buco nero, aumentandone la velocità e accorciandone il periodo orbitale. Nel giro di due anni, il periodo di fluttuazione è sceso da 18 minuti a soli 7, la prima misurazione del suo genere in assoluto attorno a un buco nero supermassiccio. Se questo rappresentava un oggetto orbitante, ora si muoveva a metà della velocità della luce. Poi è successo qualcosa di inaspettato: il periodo di fluttuazione si è stabilizzato. “All’inizio ne siamo rimasti scioccati”, ha spiegato Masterson. “Ma ci siamo resi conto che man mano che l’oggetto si avvicinava al buco nero, la sua forte attrazione gravitazionale avrebbe potuto iniziare a strappare materia al compagno. Questa perdita di massa avrebbe potuto compensare l’energia rimossa dalle onde gravitazionali, arrestando il moto verso l’interno del compagno”.
Quindi, cosa potrebbe essere questo compagno? Un piccolo buco nero si tufferebbe dritto dentro, e una stella normale verrebbe rapidamente fatta a pezzi dalle forze di marea vicino al buco nero mostruoso. Ma il team ha scoperto che una nana bianca di piccola massa, un residuo stellare grande quanto la Terra, potrebbe rimanere intatta vicino all’orizzonte degli eventi del buco nero, mentre perde parte della sua materia. Un articolo guidato da Masterson che riassume questi risultati apparirà nell’edizione del 13 febbraio della rivista Nature. Questo modello fa una previsione chiave, nota Masterson. Se il buco nero ha una compagna nana bianca, le onde gravitazionali che produce saranno rilevabili da LISA (Laser Interferometer Space Antenna), una missione ESA in partnership con la NASA che dovrebbe essere lanciata nel prossimo decennio.
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